Giáo án Hóa học 9 Tiết 28 - Bài 20: Hợp kim sắt: gang - thép

Tuần 14: Tiết 28 - Bài 20: HỢP KIM SẮT : GANG - THÉP Ngày soạn: / / A. MỤC TIÊU CẦN ĐẠT 1.Kiến thức: - HS biết được : Gang là gì ? Thép là gì ? Tính chất và một số ứng dụng của chúng. - Nguyên liệu, nguyên tắc và quá trình sản xuất Gang trong lò cao và sản xuất thép trong lò luyện thép. 2. Phẩm chất - Trung thực, tự trọng, chí công vô tư. - Tự lập, tự tin, tự chủ và có tinh thần vượt khó. - Có trách nhiệm với bản thân, cộng đồng, đất nước, nhân loại và môi trường tự nhiên. - Thực hiện nghĩa vụ đạo đức tôn trọng, chấp hành kỷ luật, pháp luật. 3. Năng lực hướng tới: - Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học. - Năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn. - Năng lực giải quyết vấn đề trong môn hóa học. b. CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH 1. Giáo viên: - Một số mẫu vật gang (mẫu gang, cái kìm), phiếu học tập. 2. Học sinh: - Đọc nội dung bài trước ở nhà. C. CÁC HOẠT ĐỘNG TRÊN LỚP HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH - GV gọi 2 HS lên bảng: (?) Nêu tính chất hóa học của Sắt? Viết PTHH minh họa cho mỗi tính chất? (?) Hoàn thành sơ đồ phản ứng: Fe (1) FeCl2 (2) Fe(OH)2 (3) FeSO4 (4) FeCl3 (5) Fe(OH)3 (6) Fe2(SO4)3 - Giáo viên đặt vấn đề: Trong thực tế ta không có sắt nguyên chất mà chỉ có hợp kim của chúng là gang và thép. Vậy hợp kim của sắt là gì ? => Thế nào là gang, thép? Hôm nay các em sẽ được nghiên cứu. - 2 HS lên bảng làm bài tập. - HS khác nhận xét, bổ sung. - HS dự đoán. => Là hỗn hợp của sắt với kim loại hoặc phi kim. HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS NỘI DUNG GHI BẢNG Hoạt động 1: Hợp kim của sắt Mục tiêu: Giúp HS biết được : Gang là gì ? Thép là gì ? Tính chất và một số ứng dụng của chúng. Phương pháp: Trực quan, hoạt động nhóm, thuyết trình. - GV: Chia lớp thành 6 nhóm - GV giao nhiệm vụ cho các nhóm HS thảo luận cặp đôi 3’ để trả lời câu hỏi ? Hợp kim của sắt là gì ? => Hợp kim là chất rắn thu được sau khi làm nguội hỗn hợp nóng chảy của nhiều kim loại hoặc của kim loại và phi kim. ? Thế nào là gang, thép? => 1. Gang: là hợp kim của sắt với cacbon (Chiếm 2 - 5%) và một số nguyên tố như S, P, Mn, Si. + Gang cứng, giòn. Gang trắng để luyện thép, gang xám để chế tạo máy móc => 2. Thép: là hợp kim của sắt với cacbon (Chiếm dưới 2%) và một số nguyên tố như S, P, Mn, Si. . . + Thép cứng, dẻo, đàn hồi, ít bị ăn mòn. - HS: Nghiên cứu thông tin SGK, thảo luận nhóm để trả lời câu hỏi - GV: Gọi đại diện các nhóm báo cáo kết quả - GV hỏi: (?) Gang và thép có tính chất và ứng dụng khác nhau như thế nào ? I. Hợp kim của sắt: * Hợp kim: SGK/61 * Hợp kim sắt: gang và thép. 1. Gang: SGK/ 61. 2. Thép: SGK/61. Hoạt động 2: Sản xuất gang, thép Mục tiêu: Giúp HS nắm được nguyên liệu, nguyên tắc và quá trình sản xuất Gang, thép. Phương pháp: Trực quan, hoạt động nhóm, thuyết trình. - GV yêu cầu đại diện 1 nhóm HS (Nhóm 3) lên thuyết trình báo cáo nội dung kiến thức trong Phiếu học tập số 02 ( Các nhóm đã làm thành các slide gửi cho GV trước) -> Đại diện 1 nhóm thuyết trình báo cáo của mình. (Chiếu slide cho các nhóm khác xem). + Nội dung cần đạt: a. Nguyên liệu: b. Nguyên tắc : c. Quá trình sản xuất: Các phản ứng xảy ra: + Phản ứng tạo thành khí CO C(r) + O2(k) à CO2(k) C(r) +CO2(k) à CO(k) + Khí CO khử oxít sắt trong quặng thành sắt Fe3O4 + 4CO 3Fe + 4 CO2 3CO +Fe2O3 3CO2 + 2Fe + Một số oxít khác trong quặng như MnO2, SiO2. Cũng bị khử tạo thành đơn chất Mn, Si.. SiO2 + 2CO -> Si + 2CO2 + Phản ứng tạo thành xỉ CaCO3 CaO + CO2 CaO + SiO2 CaSiO3 ( xỉ) Sắt nóng chảy hòa tan các nguyên tố C, S, Mn, P tạo thành gang. - HS nhóm khác nhận xét. - GV nhận xét, chốt kiến thức: - Yêu cầu HS nhắc lại nguyên liệu và nguyên tắc sản xuất gang -> GV ghi bảng. - GV chốt lại 1 số phản ứng chính trong quá trình luyện gang. - GV chuyển ý: Gang có hàm lượng C = 2-5% còn thép có hàm lượng C <2%. Từ Gang làm thế nào để sản xuất thép? - GV yêu cầu đại diện 1 nhóm HS (Nhóm 4) lên thuyết trình báo cáo nội dung kiến thức trong Phiếu học tập số 03 ( Các nhóm đã làm thành các slide gửi cho GV trước) -> Đại diện 1 nhóm thuyết trình báo cáo của mình. (Chiếu slide cho các nhóm khác xem). + Nội dung cần đạt: 2. Sản xuất thép: a. Nguyên liệu b. Nguyên tắc c. Quá trình sản xuất: Oxi sẽ oxi hóa các nguyên tố C, S, P, Si có trong gang thành những oxit theo phản ứng sau. Trước hết: C và S bị oxi hóa thành những hợp chất khí là CO2 và SO2 tách ra khỏi gang. C + O2 –to-> CO2 S + O2 –to-> SO2 Si và P bị oxi hóa thành những oxit khó bay hơi là SiO2 và P2O5. 4P + 5O2 -to-> 2 P2O5 Si + O2 -to-> SiO2 Các oxit này được tạo ra sẽ kết hợp với chất chảy CaO tạo thành xỉ nổi lên trên bề mặt thép lỏng. CaO + SiO2 -> CaSiO3 (Xỉ) 3CaO + P2O5 -> Ca3(PO4)2 (Xỉ) - HS nhóm khác nhận xét. - GV nhận xét, chốt kiến thức: - Yêu cầu HS nhắc lại nguyên liệu và nguyên tắc sản xuất thép -> GV ghi bảng. - GV chốt lại 1 số phản ứng chính trong quá trình luyện gang thành thép. II. Sản xuất gang, thép : 1. Sản xuất gang: a. Nguyên liệu: SGK/61. b. Nguyên tắc sản xuất: SGK/61 c. Quá trình sản xuất gang :Các phản ứng chính xảy ra trong quá trình luyện gang: C + O2 to CO2 C + CO2 to 2CO 3CO + Fe2O3 to cao 3CO2 + 2Fe Hoặc : Fe3O4 + 4CO 3Fe + 4CO2 => Sắt nóng chảy hòa tan một số nguyên tố như C, Mn, Si, S tạo ra gang. 2. Sản xuất thép: a. Nguyên liệu: SGK/62 b. Nguyên tắc sản xuất : SGK/62 c. Quá trình sản xuất: Các phản ứng xảy ra trong quá trình luyện gang thành thép: C + O2 –to-> CO2 S + O2 –to-> SO2 4P + 5O2 -to-> 2 P2O5 Si + O2 -to-> SiO2 Phản ứng tạo xỉ: CaO + SiO2 -> CaSiO3 (Xỉ) 3CaO + P2O5 -> Ca3(PO4)2 (Xỉ) HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH - GV giao nhiệm vụ cho HS thảo luận cặp đôi 2’ hoàn thành bài tập sau: Bài tập: Để khử hoàn toàn 23,2 g hỗn hợp FeO và Fe2O3 người ta cần dùng 8,96 lít khí CO (đktc). Tính khối lượng Fe thu được sau phản ứng. - GV gọi đại diện HS lên bảng làm bài tập. HS khác nhận xét, bổ sung. - GV nhận xét. - HS thảo luận cặp đôi bài tập : => Gọi số mol FeO: x mol Fe2O3 : y mol Theo bài ta có: 72x + 160y = 23,2 g nCO = 8,96/22,4 = 0,4 mol PTHH: FeO + CO -to-> Fe + CO2 (1) x -> x mol -> x mol Fe2O3 + 3CO -to-> 2Fe + 3CO2 (2) y -> 3y mol -> 2y mol Từ (1) và (2) ta có Pt: x + 3y = 0,4 Giãi hệ PT: 72x + 160y = 23,2 x = 0,1 ó x + 3y = 0,4 y = 0,1 Từ (1) và (2) => nFe = x + 2y = 0,1 + 2.0,1 = 0,3 mol => mFe = 0,3.56 = 16,8 (g) HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG, TÌM TÒI MỞ RỘNG HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH - GV chiếu Slide 1 số hình ảnh nhà máy sx gang thép thải khí thải ra môi trường. - GV giao nhiệm vụ cho HS thảo luận nhóm 4’ hoàn thành bài tập số 4 SGK/63. Bài tập 4/SGK.63: Những khí thải (CO2, SO2,) trong quá trình sản xuất gang thép ảnh hưởng như thế nào đến môi trường xung quanh ? Dẫn ra một số phản ứng để giải thích . Thử nêu biện pháp để chống ô nhiễm môi trường ở khu dân cư gần cơ sở sản xuất gang thép ? - GV gọi đại diện nhóm trả lời, nhóm khác nhận xét, bổ sung. - GV nhận xét. - GV hướng dẫn HS chuẩn bị bài ở nhà: + Học thuộc bài theo nội dung đã ghi. + Làm bài tập còn lại1, 2, 3, 4 trong SGK trang 63. + Xem trước bài : “SỰ ĂN MÒN KIM LOẠI VÀ BẢO VỆ KIM LOẠI KHÔNG BỊ ĂN MÒN”. - Tìm hiểu các hiện tượng gỉ sét của kim loại, giải thích vì sao lại có hiện tượng đó ? Nêu được cách bảo vệ kim loại khỏi sự mòn. - Mang theo một số mẩu vật bị gỉ. - HS quan sát. - Nhóm HS thảo luận 4’ hoàn thành bài tập 4 SGK/63: => Ảnh hưởng tới sức khỏe, môi trường sinh thái của con người. +Khí SO2: Độc hại cho con người và động thực vật, làm cho nồng độ axit trong nước mưa cao hơn bình thường. SO2 + H2O -> H2SO3 + Khí CO2: Gây hiệu ứng nhà kính, làm tăng độ axit trong nước. CO2 + H2O -> H2CO3 - Chất thải rắn, lỏng không được qui hoạch hợp lý sẽ làm suy thoái môi trường đất, nước. * Một số biện pháp: + Trồng cây xanh. + Xây dựng hệ thống liên hoàn xử lý khí thải độc hại trước khi đưa ra ngoài môi trường không khí. - HS lắng nghe. - HS lưu ý.